2024 A/L Physics Past Paper · Question 24 (Tamil Medium)

Answer: (3) வரைபு (3)

வினா என்ன கேட்கிறது

இந்த வினா உலோகக் கம்பியினூடாக ஓட்டம் பாயும்போது அது எவ்வளவு வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது என்பது பற்றியது.

கம்பி மாறா வெப்பநிலையில் பேணப்படுகிறது. எனவே அதன் தடை $R$ மாறுவதில்லை. ஓட்டம் எத்திசையிலும் பாயலாம். எனவே $I$ நேராகவோ மறையாகவோ இருக்கலாம்.

நாம் காண வேண்டியது: வெப்பமாக விரயமாகும் வலு $P$, ஓட்டம் $I$ உடன் எவ்வாறு மாறுகிறது எனக் காட்டும் வரைபு.

எப்படிக் காண்போம்: $P$ ஐ $I$ இலும் மாறாத $R$ இலும் எழுதுவோம். பின்னர் நேர், மறை $I$ இற்கு அதன் வரைபு எப்படி இருக்கும் எனப் பார்ப்போம்.

ஒவ்வொரு எழுத்தும் எதைக் குறிக்கும்:

$I$ ($\text{A}$): கம்பியிலுள்ள ஓட்டம்.

$V$ ($\text{V}$): கம்பிக்குக் குறுக்கே அழுத்த வித்தியாசம்.

$R$ ($\Omega$): கம்பியின் தடை, மாறிலி.

$P$ ($\text{W}$): கம்பியில் வெப்பமாக மாறும் வலு.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

தடையியொன்றின் ஊடாக, ஓட்டம் பாயும்போது பிரதானமாக வெப்பம் பிறப்பிக்கப்படுவதோடு அது யூல் வெப்பமாதல் என அழைக்கப்படுகின்றது.

மேற்படி மூன்று சமன்பாடுகளையும் பயன்படுத்தி

$W = I^2Rt$, $W = \frac{V^2t}{R}$, $P = I^2R$, $P = \frac{V^2}{R}$ ஆகிய கோவைகளைப் பெறலாம்.

என்ன நடக்கிறது: ஓட்டம் பாயும்போது கம்பி சூடாகிறது. முழு மின்சக்தியும் வெப்பமாகிறது.

வலு $P=VI$. ஆனால் கூடிய ஓட்டத்துக்குக் கூடிய வோல்ற்றளவும் தேவை, $V=IR$. எனவே இரண்டும் சேர்ந்து கூடுகின்றன. $P=I^2R$.

ஓட்டத்தின் திசை முக்கியமில்லை: $(-I)^2=I^2$. எனவே எத்திசையிலும் கம்பி ஒரே அளவு சூடாகிறது.

உதாரணமாக ஒரு மின் பாண் சுடும் கருவி. ஓட்டத்தைச் சிறிது கூட்டினால் கம்பிகள் மிகப் பிரகாசமாக ஒளிர்கின்றன. ஏனெனில் வெப்பம் ஓட்டத்தின் வர்க்கத்துடன் கூடுகிறது.

சொற்களில்: ஓட்டத்தை இரட்டித்தால் வெப்பம் நான்கு மடங்கு.

தேவையான சமன்பாடுகள்

$P=VI$

$V=IR$

$P=I^2R$

காரணம் / கணக்கீடு

இரு பகுதிகள்: $I>0$, $I<0$, ஓட்டம் ஒரு திசையிலும் மறு திசையிலும்.

இரண்டிலும் $P=I^2R$ நேரானது. $-I$ ஓட்டம் $+I$ தரும் அதே $P$ ஐத் தருகிறது. எனவே $P$ அச்சின் இரு பக்கங்களிலும் வரைபு ஒன்றே.

$0$

$P(0)=0^2R$

$P_1$

$P(I)=I^2R$

$4P_1$

$P(2I)=(2I)^2R$

$P(-2I)=(-2I)^2R$

வடிவம்: $P=I^2R$ ஒரு பரவளைவு. அது உற்பத்தியைத் தொட்டு அங்கு சமதளமாக இருந்து, இரு பக்கங்களிலும் மேலும் மேலும் செங்குத்தாக மேலே வளைகிறது.

நாம் எதிர்பார்க்கும் வரைபு: உற்பத்தியில் தாழ்ந்த புள்ளியுடன், இரு பக்கமும் ஒன்றான U வடிவ வளைவு.

$x*x$

இது பொருந்துகிறதா? ஓட்டம் இல்லாத கம்பி குளிராகவே இருக்கிறது. எனவே $I=0$ இல் $P=0$. வெப்பம் ஒருபோதும் மறையாவதில்லை. எனவே வளைவு $I$ அச்சுக்குக் கீழே செல்வதில்லை. இரண்டும் பரவளைவுக்குப் பொருந்துகின்றன.

தெரிவுகளை ஆராய்தல்

இப்போது ஐந்து வரைபுகளுடனும் ஒப்பிடுவோம்.

வரைபு (3) உற்பத்தியூடான U வடிவ வளைவு. அது பொருந்துகிறது.

வரைபு (1) இரு நேர்கோடுகள், (2) தவறான திசையில் வளைகிறது, (4) பூச்சிய ஓட்டத்தில் மிக உயர்ந்தது, (5) சமதளம். இவை எதுவும் பொருந்தவில்லை.

ஏனைய தெரிவுகள் ஏன் தவறு

வரைபு (1) நேர்கோடுகள். $P$ ஆனது $I^2$ ஆகக் கூடுகிறது, $I$ ஆக அல்ல.

வரைபு (2) தவறான திசையில் வளைகிறது. $I^2$ முதலில் மெதுவாகக் கூடுகிறது.

வரைபு (4) $I=0$ இல் உயர்ந்தது. அங்கு வெப்பமே இல்லை.

வரைபு (5) சமதளம். $P$ ஆனது $I$ உடன் மாறுகிறது.

முடிவு

$P=I^2R$

$R$ மாறிலியாக இருக்க $P=I^2R$: உற்பத்தியூடான பரவளைவு. அது வரைபு (3).

விடை (3).

மாறா வெப்பநிலையில் $R$ மாறிலி. எனவே வெப்பம் ஓட்டத்தின் வர்க்கத்துடன் மாறுகிறது.

பரீட்சைக் குறிப்பு